Gistcellen halen meer ethanol uit houtige biomassa als je ze xylose en anzijnzuur tegelijk laat afbreken. Het ene proces levert dan namelijk de elektronen voor het andere, suggereren Amerikaanse onderzoekers in Nature Communications.

Yong-Su Jin (University of Illinois) en collega’s denken zo twee problemen in één klap op te lossen. Ten eerste bestaat de lignocellulose in tweede-generatiebiomassa voor een fors deel uit xylose, een suiker die gistcellen (Saccharomyces cerevisiae) van nature niet kunnen fermenteren. Er bestaat wel een set genen die je in zo’n gistcel kunt zetten en die xylose via xylitol omzetten in D-xylulose. Daarmee kun je wél de citroenzuurcylus voeden en uiteindelijk uitkomen op ethanol. Maar in de praktijk functioneert dat niet zonder meer: er ontstaat een tekort aan de elektronenacceptor nicotinamide adenine dinucleotide (NAD⁺) met als gevolg dat de omzetting grotendeels blijft steken bij xylitol.

Ten tweede komt bij de hydrolyse van die lignocellulose nogal wat azijnzuur vrij, dat toxisch is voor gistcellen.

Het idee is nu om die azijnzuur ook om te zetten in ethanol, via acetyl-CoA en aceetaldehyde. Daar bestaan ook passende enzymen voor en het leuke is dat die juist NAD⁺ produceren, door elektronen te onttrekken aan de elektronendonor NADH.

Het artikel zet dat azijnzuur dan ook neer als ‘redoxputje’.

De onderzoekers hebben al een poging gedaan om alle benodigde genen in een gistcel te zetten. Het werkte inderdaad, zij het nog niet optimaal.

Als het lukt om beide omzettingen ongeveer even snel te laten verlopen, zodat de ene net zo veel NAD⁺ produceert als de ander regenereert, dan moet je een veel groter deel van de koolstof in lignocellulose nuttig kunnen hergebruiken. Groot voordeel daarbij is natuurlijk dat gistcellen uitstekend functioneren op industriële schaal, en dat ze veel beter bestand zijn tegen de geproduceerde ethanol dan andere organismen die wél van nature xylose kunnen afbreken.

Waarbij wordt aangetekend dat het ook mogelijk moet zijn om er nog wat genen extra in te bouwen zodat de ethanol meteen in andere producten wordt omgezet.

bron: Nature Communications